電機(jī)與電氣控制

高等職業(yè)教育機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)“十二五”規(guī)劃教材

國(guó)家示范性高等職業(yè)院校精品教材

電機(jī)與電氣控制

陳群主編

陳偉卓副主編

陸冬明曹瑩參編

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)以工學(xué)結(jié)合行動(dòng)導(dǎo)向?yàn)榫帉?xiě)原則理論知識(shí)介紹簡(jiǎn)明扼要內(nèi)容緊密聯(lián)系工程實(shí)

“、”,,

際強(qiáng)調(diào)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用重視職業(yè)技能訓(xùn)練和職業(yè)能力培養(yǎng)

,,。

全書(shū)共個(gè)項(xiàng)目變壓器運(yùn)行與維護(hù)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行與維護(hù)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行與維

6:、、

護(hù)三相異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路安裝與調(diào)試常用機(jī)床設(shè)備的電氣控制常用紡織設(shè)備的電

、、、

氣控制

。

本書(shū)適合作為高職院校電氣自動(dòng)化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的教材也可供相關(guān)工程

、,

技術(shù)人員參考

。

圖書(shū)在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

電機(jī)與電氣控制陳群主編北京中國(guó)鐵道出

/—:

版社.

,

高等職業(yè)教育機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)2013.10十二五規(guī)劃教材

“”

ISBN978-7-113-16620-5

電陳電機(jī)學(xué)高等職

……

業(yè)教育Ⅰ.①教材Ⅱ.①電氣控制高等職業(yè)教育Ⅲ.①-教材

-②--

Ⅳ.①TM3②TM921.5

中國(guó)版本圖書(shū)館數(shù)據(jù)核字第號(hào)

CIP(2013)212644

書(shū)名:電機(jī)與電氣控制

作者:陳群主編

策劃:吳飛讀者熱線:

400-668-0820

責(zé)任編輯:何紅艷

封面設(shè)計(jì):付巍

封面制作:白雪

責(zé)任印制:李佳

出版發(fā)行:中國(guó)鐵道出版社北京市西城區(qū)右安門(mén)西街號(hào)

(100054,8)

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20131012013101

開(kāi)本:印張字?jǐn)?shù)千

787mm×1092mm1/16:11.25:261

印數(shù):冊(cè)

1~3000

書(shū)號(hào):

ISBN978-7-113-16620-5

定價(jià):元

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,,。:(010)63550836

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FOREWORD┃前言

教材建設(shè)是高職院校教育教學(xué)工作的重要組成部分,高職教材作為體現(xiàn)高等職業(yè)教

育特色的知識(shí)載體和教學(xué)的基本工具,直接關(guān)系到高職教育能否為一線工作崗位培養(yǎng)符

合要求的應(yīng)用型人才。根據(jù)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合高等職業(yè)學(xué)校的教學(xué)改革

和課程改革實(shí)際,本著“工學(xué)結(jié)合、行動(dòng)導(dǎo)向、教學(xué)做一體化”的原則,我們編寫(xiě)了本

教材。

全書(shū)共分個(gè)項(xiàng)目,主要內(nèi)容包括變壓器運(yùn)行與維護(hù)、三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行與維

6

護(hù)、直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行與維護(hù)、三相異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路安裝與調(diào)試、常用機(jī)床設(shè)備

的電氣控制、常用紡織設(shè)備的電氣控制,其中項(xiàng)目、項(xiàng)目、項(xiàng)目安排了相關(guān)的技

123

能訓(xùn)練,項(xiàng)目、項(xiàng)目、項(xiàng)目因涉及電路接線、多種設(shè)備等,就不專(zhuān)門(mén)設(shè)置訓(xùn)練內(nèi)

456

容。全書(shū)理論知識(shí)介紹力求簡(jiǎn)明扼要,強(qiáng)調(diào)知識(shí)應(yīng)用,重視職業(yè)技能訓(xùn)練和職業(yè)能力培

養(yǎng)。書(shū)中圖例采用了最新的《電氣簡(jiǎn)圖用圖形符號(hào)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

本書(shū)由南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院陳群擔(dān)任主編,陳偉卓擔(dān)任副主編,參加編寫(xiě)的還有

陸冬明、曹瑩。具體編寫(xiě)分工:陳群編寫(xiě)項(xiàng)目、項(xiàng)目、項(xiàng)目,陳偉卓編寫(xiě)項(xiàng)目及

2456

附錄,陸冬明編寫(xiě)項(xiàng)目,曹瑩編寫(xiě)項(xiàng)目。全書(shū)由陳群負(fù)責(zé)統(tǒng)稿工作。

13

在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中,得到了江蘇東源電器集團(tuán)股份有限公司、南通富士特電力自

動(dòng)化有限公司、南通凱特機(jī)床有限公司等多家企業(yè)相關(guān)人員的大力支持,他們對(duì)本書(shū)的

整體設(shè)計(jì)和內(nèi)容選擇提出了許多寶貴意見(jiàn)和建議,提供了大量的資料和無(wú)私的幫助,在

此表示衷心的感謝。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中,編者還參考了大量相關(guān)文獻(xiàn)和資料,在此對(duì)

相關(guān)作者表示感謝。

由于編者水平有限,書(shū)中難免存在疏漏與不足之處,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

編者

年月

20138

CONTENTS┃目錄

項(xiàng)目1變壓器運(yùn)行與維護(hù)

…………1

認(rèn)識(shí)變壓器

1.1………………1

變壓器的分類(lèi)

1.1.1……………………2

變壓器的銘牌

1.1.2……………………2

單相變壓器運(yùn)行與維護(hù)

1.2…………………3

單相變壓器的結(jié)構(gòu)

1.2.1………………3

單相變壓器的運(yùn)行

1.2.2………………4

單相變壓器的檢測(cè)

1.2.3………………7

三相變壓器運(yùn)行與維護(hù)

1.3…………………8

三相電力變壓器的結(jié)構(gòu)

1.3.1…………9

三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別

1.3.2………10

三相電力變壓器的運(yùn)行維護(hù)

1.3.3…………………13

其他變壓器

1.4………………14

自耦變壓器

1.4.1……………………14

儀用互感器

1.4.2……………………15

技能訓(xùn)練單相變壓器的通用測(cè)試

…………17

思考與練習(xí)題

…………………18

項(xiàng)目2三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行與維護(hù)

……………20

認(rèn)識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)

2.1……………………20

三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

2.1.1………20

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

2.1.2…………………22

三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

2.1.3………25

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組

2.1.4…………………26

三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行

2.2…………………30

三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理

2.2.1…………………30

電力拖動(dòng)的基本知識(shí)

2.2.2…………32

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

2.2.3…………………33

三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

2.2.4………36

三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

2.2.5………39

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

2.2.6………41

三相異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障及處理方法

2.3………………43

Ⅰ

電機(jī)與電氣控制

三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇

2.4…………………44

單相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

2.5…………………45

單相異步電動(dòng)機(jī)工作原理

2.5.1……………………45

電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)

2.5.2…………………46

罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)

2.5.3………49

控制電動(dòng)機(jī)

2.6………………49

交流伺服電動(dòng)機(jī)

2.6.1………………50

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

2.6.2……………………51

技能訓(xùn)練三相異步電動(dòng)機(jī)拆裝與檢測(cè)

……………………53

思考與練習(xí)題

…………………55

項(xiàng)目3直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行與維護(hù)

…………………57

認(rèn)識(shí)直流電動(dòng)機(jī)

3.1…………57

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

3.1.1……………57

直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

3.1.2………59

直流電動(dòng)機(jī)的銘牌及主要系列

3.1.3………………60

直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行

3.2…………61

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式

3.2.1……………………61

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

3.2.2…………………62

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

3.2.3………64

他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

3.2.4……………65

直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

3.2.5……………67

直流電動(dòng)機(jī)的維護(hù)與故障檢修

3.3………69

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)

3.4…………70

技能訓(xùn)練并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)調(diào)速與反轉(zhuǎn)

、…………71

思考與練習(xí)題

…………………72

項(xiàng)目4三相異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路安裝與調(diào)試

……………73

三相異步電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行線路的安裝與調(diào)試

4.1………………73

低壓電器的基本知識(shí)

4.1.1…………73

相關(guān)元器件

4.1.2……………………74

電氣控制電路的繪制原則

4.1.3……………………84

單方向連續(xù)運(yùn)行電路的安裝與調(diào)試

4.1.4…………88

點(diǎn)動(dòng)電路及多地點(diǎn)控制電路

4.1.5…………………93

三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電路的安裝與調(diào)試

4.2…………94

限位開(kāi)關(guān)

4.2.1………………………95

雙重互鎖正反轉(zhuǎn)電路的安裝與調(diào)試

4.2.2…………96

Ⅱ

目錄

自動(dòng)往復(fù)電路及多臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序控制電路

4.2.3…………………99

三相籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)電路的安裝與調(diào)試

4.3-△…………101

時(shí)間繼電器中間繼電器及電流繼電器

4.3.1、…………………101

降壓?jiǎn)?dòng)電路的安裝與調(diào)試

4.3.2-△…………103

其他降壓?jiǎn)?dòng)電路

4.3.3……………106

三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)電路的安裝與調(diào)試

4.4………108

速度繼電器

4.4.1……………………108

正反轉(zhuǎn)能耗制動(dòng)電路的安裝與調(diào)試

4.4.2………109

反接制動(dòng)電路及雙速電機(jī)控制電路

4.4.3………111

思考與練習(xí)題

…………………114

項(xiàng)目5常用機(jī)床設(shè)備的電氣控制

………………117

車(chē)床電路分析與故障排除

5.1CW6140…………………117

型車(chē)床的運(yùn)動(dòng)形式及控制要求

5.1.1CW6140…………………117

型車(chē)床電氣控制電路分析

5.1.2CW6140………118

型車(chē)床常見(jiàn)電氣故障的分析與處理

5.1.3CW6140……………120

型搖臂鉆床電路分析與故障排除

5.2Z3050……………122

型搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)形式及控制要求

5.2.1Z3050………………122

型搖臂鉆床控制系統(tǒng)分析

5.2.2Z3050……………123

型搖臂鉆床常見(jiàn)電氣故障的分析與處理

5.2.3Z3050…………127

型萬(wàn)能銑床電路分析與故障排除

5.3X62W……………128

型萬(wàn)能銑床的運(yùn)動(dòng)形式及控制要求

5.3.1X62W………………128

型萬(wàn)能銑床電氣控制電路分析

5.3.2X62W……129

型萬(wàn)能銑床常見(jiàn)電氣故障的分析與處理

5.3.3X62W…………133

型鏜床電路分析與故障排除

5.4T68……………………134

型鏜床的運(yùn)動(dòng)形式及控制要求

5.4.1T68………134

型鏜床電氣控制電路分析

5.4.2T68……………135

型鏜床常見(jiàn)電氣故障的分析與處理

5.4.3T68…………………139

思考與練習(xí)題

…………………140

項(xiàng)目6常用紡織設(shè)備的電氣控制

………………142

型抓棉機(jī)電路分析與故障排除

6.1FA002………………142

型抓棉機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及控制要求

6.1.1FA002…………………142

型抓棉機(jī)電氣控制電路分析

6.1.2FA002………143

型抓棉機(jī)常見(jiàn)電氣故障的分析與處理

6.1.3FA002……………146

型細(xì)紗機(jī)電路分析與故障排除

6.2FA502………………146

細(xì)紗機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及控制要求

6.2.1……………146

Ⅲ

電機(jī)與電氣控制

型細(xì)紗機(jī)電氣控制電路分析

6.2.2FA502………147

型細(xì)紗機(jī)常見(jiàn)電氣故障的分析與處理

6.2.3FA502……………152

思考與練習(xí)題

…………………153

附錄

…………………154

附錄常用低壓電器的主要技術(shù)參數(shù)

A…………………154

附錄電氣繪圖軟件簡(jiǎn)介

BPCschematic…………………157

參考文獻(xiàn)

……………172

Ⅳ

項(xiàng)目變壓器運(yùn)行與維護(hù)

?

學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解變壓器結(jié)構(gòu)工作原理銘牌數(shù)據(jù)

●、、;

了解電力變壓器常見(jiàn)的聯(lián)結(jié)組別

●;

掌握變壓器的正確使用及維護(hù)檢修方法

●。

項(xiàng)目引言

變壓器是電力系統(tǒng)中不可缺少的設(shè)備,它能改變線路電壓、電流,對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、靈

活分配與安全使用具有重要的意義,在電氣測(cè)量、電子線路中也有廣泛的應(yīng)用。在使用過(guò)程中,

由于自身的原因或電源、負(fù)載等的不正常變化,有可能發(fā)生各種故障。對(duì)運(yùn)行中的變壓器進(jìn)行

定期檢查和維護(hù),能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患,從而保證供電的穩(wěn)定性及設(shè)備正常運(yùn)行。

1.1認(rèn)識(shí)變壓器

變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓等級(jí)的交流電能變換成同

,,

頻率的另一電壓等級(jí)的交流電能變壓器最主要的用途是在輸配電技術(shù)領(lǐng)域在大多數(shù)情況下

。,,

從發(fā)電廠到用電區(qū)距離較遠(yuǎn)當(dāng)輸送的電能容量一定時(shí)電壓越高則線路電流越小輸電線的

,,,,

用銅量及線路損耗就越小但發(fā)電機(jī)受絕緣和制造技術(shù)上的限制難以達(dá)到很高的電壓因此發(fā)

。,,

電機(jī)發(fā)出的電壓需經(jīng)變壓器升壓后再輸送而從安全用電及設(shè)備制造成本方面考慮均采用低壓

。,

用電因此又必須經(jīng)降壓變壓器降壓后才可供用戶使用圖所示為常見(jiàn)的變壓器

,。1-1。

圖常見(jiàn)變壓器

1-1

電機(jī)與電氣控制

1.1.1變壓器的分類(lèi)

變壓器種類(lèi)很多通?？砂从猛纠@組結(jié)構(gòu)相數(shù)冷卻方式等進(jìn)行分類(lèi)

,、、、。

1.按用途分類(lèi)

電力變壓器用作電能的輸送與分配有升壓變壓器降壓變壓器等容量從幾十千伏

(1):,、,

安到幾十萬(wàn)千伏安電壓等級(jí)從幾百伏到幾百千伏

,。

控制變壓器容量一般較小用于小功率電源系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)如電源變壓器脈

(2):,,、

沖變壓器隔離變壓器等

、。

特殊變壓器如自耦變壓器儀用互感器等

(3):、。

2.按繞組結(jié)構(gòu)分類(lèi)

變壓器按繞組結(jié)構(gòu)分類(lèi)有雙繞組變壓器三繞組變壓器多繞組變壓器和自耦變壓器等

,、、。

3.按相數(shù)分類(lèi)

變壓器按相數(shù)分類(lèi)有單相變壓器三相變壓器等

,、。

4.按冷卻方式分類(lèi)

變壓器按冷卻方式分類(lèi)有干式變壓器油浸式變壓器充氣式變壓器等

,、、。

1.1.2變壓器的銘牌

為了便于用戶正確使用和維護(hù)變壓器生產(chǎn)廠家按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在銘牌上標(biāo)明變壓器型號(hào)及

,,

各種額定數(shù)據(jù)

。

1.型號(hào)

2.額定值

額定電壓U和U一次側(cè)額定電壓U是指規(guī)定加在一次繞組上的電壓值二次側(cè)額

(1)1N2N:1N;

定電壓U是指變壓器一次側(cè)加額定電壓二次側(cè)空載時(shí)繞組兩端的電壓值在三相變壓器中

2N、。,

額定電壓均指線電壓

。

額定電流I和I額定電流是指根據(jù)變壓器允許發(fā)熱的條件而規(guī)定的滿載電流值在

(2)1N2N:。

三相變壓器中額定電流是指線電流

。

額定容量S指變壓器在額定工作狀態(tài)下輸出的視在功率單位為或通

(3)N:,V·AkV·A。

常變壓器運(yùn)行效率很高忽略損耗時(shí)可認(rèn)為一二次側(cè)容量相等

,,、。

單相變壓器的額定容量為

SUIUI

N=1N1N=2N2N

2

項(xiàng)目1變壓器運(yùn)行與維護(hù)

三相變壓器的額定容量為

SUIUI

N=3·1N1N=3·2N2N

額定頻率f我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為

(4)N:50Hz。

除此之外電力變壓器的銘牌上還有聯(lián)結(jié)組別短路電壓值冷卻方式等參數(shù)

,、、。

例1.1有一臺(tái)三相油浸式電力變壓器額定容量S繞組為接法額定

,N=180kV·A,Y,yn,

電壓UU試求一二次側(cè)的額定電流

1N/2N=10kV/0.4kV,、。

S3

解:IN180×10V·A

1N

=U=3=10.4A

3·1N3×10×10V

S3

IN180×10V·A

2N

=U=3=259.8A

3·2N3×0.4×10V

1.2單相變壓器運(yùn)行與維護(hù)

單相變壓器是指接在單相電源上用來(lái)改變單相交流電壓的變壓器其容量一般都比較小主

,,

要用作控制及照明

。

1.2.1單相變壓器的結(jié)構(gòu)

單相變壓器主要由鐵心和繞組兩部分組成

。

1.鐵心

鐵心是變壓器的磁路部分也作為繞組的支撐骨架為提高鐵心的導(dǎo)磁性能減小磁滯損耗

,。、

和渦流損耗鐵心一般用厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成鐵心分鐵心柱和鐵軛

,0.35mm、。

兩部分鐵心柱上套裝繞組鐵軛的作用則是使整個(gè)磁路閉合

,,。

鐵心按其結(jié)構(gòu)形式又分為心式和殼式兩種如圖所示心式變壓器是在兩側(cè)的鐵

。1-2(a),

心柱上放置繞組形成繞組包圍鐵心的形式這種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單繞組的裝配及絕緣比較容易

,,,,

國(guó)產(chǎn)電力變壓器的鐵心主要采用心式結(jié)構(gòu)殼式變壓器則是在中間的鐵心柱上放置繞組形成鐵

。,

心包圍繞組的形式如圖所示這種結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度高但制造工藝復(fù)雜費(fèi)料一般

,1-2(b),,、,

只用于小型單相變壓器中

。

圖心式和殼式變壓器

1-2

2.繞組

繞組是變壓器的電路部分通過(guò)電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)交流電能的傳遞小型變壓器一般用絕緣的漆

,。

3

電機(jī)與電氣控制

包圓銅線繞制而成容量稍大的變壓器則用扁銅線或扁鋁線繞制

,。

在變壓器中通常把接交流電源的繞組稱為一次繞組把接負(fù)載的繞組稱為二次繞組有時(shí)

,,,

候也把變壓器的兩個(gè)繞組稱作高壓繞組和低壓繞組

。

1.2.2單相變壓器的運(yùn)行

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作如圖所示在一次繞組加上交流電壓u后繞組中便

。1-3,l,

有電流i通過(guò)鐵心中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)磁通按閉合路徑不同分為兩部分一部分沿整個(gè)鐵心磁路

1,。,

閉合即與一二次繞組同時(shí)交鏈稱為主磁通Φ它是變壓器進(jìn)行能量傳遞的媒介另一部分

,、,,;

沿空氣閉合或者說(shuō)僅與各自繞組交鏈稱為漏磁通Φ一次側(cè)漏磁通用Φ表示二次側(cè)漏磁

,,σ(1σ,

通用Φ表示由于漏磁通路徑磁阻很大故Φ僅占總磁通的很小一部分在圖中按電

2σ)。,σ。1-3“

工慣例標(biāo)出了各電量的參考方向

”。

圖單相變壓器運(yùn)行

1-3

1.變壓器電壓變換原理

由于主磁通Φ同時(shí)穿過(guò)一次繞組和二次繞組根據(jù)電磁感應(yīng)原理將分別在兩個(gè)繞組中感應(yīng)

,,

出電動(dòng)勢(shì)e和e

12。

設(shè)ΦΦωt則

=msin,

ΦΦωt

eNdNd·(msin)ωNΦωt

1=-1t=-1t=-1mcos

dd

fNΦωtEωt

=2π1msin(-90°)=1msin(-90°)

可見(jiàn)在相位上e滯后于Φ在數(shù)值上其有效值為

,190°,,

EfNΦ

E1m2π·1mfNΦ

1===4.441m(1-1)

22

同理二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為

,

EfNΦ

2=4.442m(1-2)

式及式中Φ為交變主磁通的最大值單位韋伯N為一次繞組匝

(1-1)(1-2),m,:Wb();1

數(shù)N為二次繞組匝數(shù)f為交流電頻率單位

;2;,:Hz。

而漏磁通Φ只穿過(guò)一次繞組它在一次繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為漏抗電動(dòng)勢(shì)用e表

1σ,,1σ

示由于漏磁通是沿空氣形成閉合回路